[发明专利]一种改性硫酸镁水泥及其制备方法

说明书

本发明提供了一种改性硫酸镁水泥的制备方法，所述方法如下：（1）按照一定比例称取浓硫酸、超细粉煤灰、氧化镁和水备用；（2）将浓硫酸加入到一定量备用水中配制稀硫酸溶液，然后加入超细粉煤灰，搅拌得到活化改性超细粉煤灰；（3）将备用氧化镁的10~20%缓慢加入到步骤（2）所得的混合物中，调节搅拌使活性氧化镁充分溶解，得到粉煤灰与硫酸镁溶液混合物；（4）称取一定量的外加剂（加入剩余水中，室温下搅拌溶解后加入到步骤（3）得到的混合物中，继续加入剩余的氧化镁，搅拌30~60 min，得到粘稠的硫酸镁水泥净浆；本发明得到的硫酸镁水泥28天的抗压强度可达66.96 MPa，且操作简单、成本低廉，易于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种硫酸镁水泥及其制备方法，具体属于一种以活化改性超细粉煤灰为填料的改性硫酸镁水泥及其制备方法。

背景技术

镁基水泥具有快凝、高强、耐磨等优点，是普硅水泥的重要补充，大力开发镁基水泥对建筑材料的功能提升、节能环保、CO₂减排、镁资源循环利用等具有重要意义。镁基水泥主要包括磷氧镁水泥、氯氧镁水泥和硫氧镁水泥，其中，硫氧镁水泥具有与磷氧镁水泥和氯氧镁水泥类似的质轻、快凝、早强和耐磨等优点，但不存在氯氧镁水泥的返卤吸潮、抗水性差以及氯离子对钢筋的强腐蚀性等缺点，是最有可能规模化应用的镁水泥。但是，硫氧镁水泥的力学性能较差，难以满足实际需求。

粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗工业固废，由于其具有火山灰特性，是广泛应用硅酸盐水泥中的矿物掺合料。近年来，粉煤灰在镁基胶凝材料制备中作为填料也有相关报道。如，专利CN106747240A提出一种碱性硫氧镁水泥及其制备方法，其原料主要有轻烧氧化镁、镁法脱硫副产物七水硫酸镁及粉煤灰，由于采用了无机、有机组合外加剂，有利于不溶性晶须的形成，提高了硫氧镁水泥的各项性能。所制得的试块28天最高抗压强度达67.9~72.5MPa，抗折强度达19.5 MPa，120天的软化系数达0.88~0.95。

专利CN106554160A提出了利用浓度为45~50%的废硫酸直接制备速凝硫氧镁水泥的方法，不仅解决了工业废硫酸的处理，还减少了硫酸镁的制备及其溶液的配制环节，降低了硫氧镁水泥的生产成本，所制备的水泥28天抗压强度为32.3~65.3 MPa，抗折强度为3.2~12.6 MPa。专利CN107473614A公开了一种耐水高抗折硫氧镁无机胶凝材料及其制备方法，由于优质粉煤灰（含70%球状玻璃体）的掺入，降低了胶凝材料的水化热和干燥收缩率，有效提高了抗渗性、抗冻性、弹性模量、力学等性能，28天龄期的抗折强度达到22-23 MPa，制得的标准胶砂试件具有较高的耐水性，软化系数达0.90左右，适用于受水浸泡或处于潮湿环境的重要结构中。专利CN102924038A公开的改性硫氧镁水泥制备方法中，当以甲酸和甲酸盐为外加剂、以粉煤灰为填料时，所得到的水泥试块的抗压强度分别为69和73 MPa具有优异的力学性能，可替代氯氧镁水泥用于生产砂浆、混凝土、板材、工艺品等材料。

但是，上述文献报道的制备方法中，粉煤灰在镁基胶凝材料中仅是一种普通的矿物填料，对胶凝材料的性能提升仅限于填充密实，也没有明晰其表面活性铝、硅等组分在胶凝材料中的作用机制。为进一步强化粉煤灰在镁基胶凝材料中的作用机制，提高硫酸镁水泥的各项性能，亟需开发新的制备方法和工艺路线。

发明内容

本发明的目的是为了解决改性硫酸镁水泥的制备方法的问题，提供了一种改性硫酸镁水泥的制备方法。

本方法的技术方案是，一种改性硫酸镁水泥的备方法，包括如下步骤：

（1）按照浓硫酸、超细粉煤灰、活性氧化镁、水的质量比为1:0.42~1.64:1.72~3.86:3.48~4.75称取一定量的浓硫酸、超细粉煤灰、氧化镁和水备用；

（2）将浓硫酸加入到一定量备用水中配制10~30%的稀硫酸溶液，然后加入超细粉煤灰，室温下搅拌1~5 h，得到活化改性超细粉煤灰；